Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор систем ТПС. Постановка задачи исследования 13
1.1. Назначение, обзор технологий и общие принципы ТПС 13
1.2. Разработка функционально-идеальной модели процессов ТПС 23
1.3. Постановка задачи исследования 29
2. Разработка модели универсального модуля ТПС 33
2.1. Построение функциональной модели универсального модуля ТПС 34
2.2. Построение логической модели универсального модуля ТПС 38
2.3. Построение имитационной модели универсального модуля ТПС 51
Выводы по главе 2 57
3. Методика выбора ТПС модуля 59
3.1. Методы решения задачи многокритериального выбора 59
3.2. Решение задачи выбора ТПС модуля 67
Выводы по главе 3 72
4. Разработка СППР по выбору ТПС 73
4.1. Требования к СППР по выбору ТПС 77
4.2. Алгоритм работы СППР по выбору ТПС 79
4.3. Программная реализация имитационной модели универсального технологического модуля 85
4.4. Программная реализация web-приложения СППР по выбору ТПС 95
Выводы по главе 4 103
5. Применение СППР при выборе ТПС 105
5.1. Система компактного интеллектуального производства на базе ТПС 105
5.2. Портал В2В для трансфера ТПС 116
5.3. Модель трансфера технологий с помощью информационного web-портала ТПС 125
Выводы по главе 5 127
Заключение и общие выводы 129
Список используемой литературы 131
Приложение 1. технические характеристики модулей ТПС 140
Приложение 2. Функциональная модель процесса послойного синтеза изделия 161
Приложение 3. Пользовательский интерфейс СПО ИМ 164
Приложение 4. Компоненты СПО СППР DSS VRPM 166
- Разработка функционально-идеальной модели процессов ТПС
- Методы решения задачи многокритериального выбора
- Программная реализация web-приложения СППР по выбору ТПС
- Портал В2В для трансфера ТПС
Введение к работе
Актуальность работы
В последнее десятилетие получили развитие технологии послойного синтеза трехмерных объектов (ТПС), которые все чаше находят применение в авиационной промышленности при создании летательных аппаратов (ЛА). В зарубежных публикациях ТПС получили название Rapid Prototyping and Manufacturing (RPM) - «технологий быстрого прототипирования и производства».
Технологические процессы (ТП) ЗО-послойного синтеза позволяют построить прототип или физическую модель изделия в полном соответствии с исходной ЗО-моделью. Методы ТПС, несмотря на сложность используемых физико-технических эффектов (ФТЭ) и высокую стоимость материалов (фотополимеры, листовые композиционные материалы, мелкодисперсные порошковые композиции и др.), все чаще находят применение на этапе технической подготовки производства (ТПП) при создании объектов новой техники (ОНТ) в авиастроении, машиностроении и приборостроении.
При создании новых изделий, а также при переоснащении автоматизированных технологических комплексов (АТК) для разработки авиационной техники с использованием ТПС инженеры-конструкторы и технологи авиационной промышленности должны принимать решения, которые оказывают существенное влияние на качество, общее время изготовления и стоимость изделий, и в целом - на эффективность выполнения проектов создания новой техники. При этом лица принимающие решения (ЛПР) должны иметь четкое представление о технологических возможностях и параметрах технологических модулей ТПС, которые в конкретной производственной ситуации целесообразно использовать для решения задачи создания новых изделий, начиная с демонстрационных и функциональных прототипов.
В настоящее время на практике ЛПР (конструкторы и технологи авиационной промышленности) принимают решения исходя из своей личной компетентности, руководствуясь собственным опытом и понятиями об эффективности используемых технологических методов и оборудования. В результате реально получаемые физические характеристики новых изделий нередко могут не соответствовать новым технологическим требованиям, что в свою очередь приводит к проектным рискам: потерям финансовым, временным, а иногда и к неоправданному закрытию проектов.
Отсутствие формализованных аналитических методик и информационных систем поддержки принятия решений - СППР не позволяет ЛПР принимать оптимальные решения. Выбор модулей ТПС в конструкторском или технологическом бюро на этапе проектирования, разработки и опытного производства изделий при создании новой авиационной техники в целом является сложной, слабоструктурированной задачей, для решения которой необходимо использовать методы системного анализа и специальное программное обеспечение, реализуемое в виде СППР.
Данная работа направлена на разработку методов и алгоритмов решения задачи системного анализа и оптимизации при принятии решений в процессе выбора ТПС при разработке объектов новой техники. Разработка СППР по выбору модулей ТПС/RPM называемая «виртуальным прототипированием» -DSS VRP1 является актуальной задачей для авиастроения, потому что её решение оказывает необходимую помощь разработчикам в процессе принятия решений при выборе технологий и оборудования - ЗО-модулей ТПС на стадии технической подготовки производства. В тоже время решения, получаемые с помощью СППР, дают возможность обоснованно, на базе достоверной информации, осуществлять выбор ТПС, и влиять на результат выполнения проектов по созданию новых изделий: ускорение производства, повышение качества, снижение издержек производства, а также - повышение эффективности работы всего технологического комплекса как системы.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является автоматизация процесса выбора наиболее подходящего метода и технологического оборудования ТПС в конкретной производственной ситуации на этапе ТИП. Исходя из данной цели, в работе были определены следующие задачи исследования:
Системный анализ и классификация методов ТПС.
Разработка имитационной модели универсального технологического модуля ТПС, изменяя параметры которой можно получить имитационную модель любого метода ТПС для проведения вычислительного эксперимента по созданию нового изделия.
Решение задачи выбора наиболее подходящего технологического модуля ТПС в конкретной производственной ситуации.
Формирование требований к специальному программному обеспечению СППР по выбору ТПС в конкретной ситуации.
1 DSS VRP - Decision Support System Virtual Rapid Prototyping
Разработка модульной архитектуры СППР по выбору ТПС в конкретной ситуации.
Разработка программного обеспечения СППР в виде 8аа82-приложения, позволяющего сделать обоснованный выбор модулей ТПС для реальной производственной ситуации с учетом конструкторских, технологических и эксплуатационных требований к изготавливаемым изделиям.
Методы исследования
Исследование и разработка проводились на основе методов системного анализа и проектирования, концептуального и функционального моделирования, логического и имитационного моделирования, методов многокритериальной оптимизации, методов целевого программирования, теории реляционных баз данных, технологий модульного и объектно-ориентированного программирования, технологий создания трехзвеннои архитектуры программного обеспечения.
Научная новизна
Научная новизна работы состоит в следующем:
Предложена концептуальная модель универсального технологического модуля ТПС, позволяющая построить модель любого из модулей ТПС.
Создана имитационная модель универсального технологического модуля ТПС, позволяющая заменить высоко затратный натурный эксперимент по ТПС на вычислительный эксперимент.
Разработан алгоритм классификации исходной информации позволяющий сгруппировать по определенным признакам модули ТПС.
Предложен способ решения задачи выбора наилучшего технологического модуля ТПС в конкретной производственной ситуации.
Предложены алгоритмы и программное обеспечение для автоматизации процесса выбора наиболее подходящего модуля в конкретной ситуации на этапе ТИП.
Практическая значимость работы
Полученные результаты позволяют использовать разработанную систему поддержки принятия решений в процессе разработки новых изделий авиационной промышленности при выборе наиболее подходящего модуля ТПС
2 SaaS - Software as a Service
в конкретной ситуации для решения конструкторских, технологических и производственных задач, что позволяет снизить временные и материальные затраты при разработке новых изделий.
Положения, выносимые на защиту
Результаты системного анализа технологий послойного синтеза.
Многоуровневая имитационная модель реагирующей дискретно-событийной системы в виде универсального модуля ТПС (ИМ ТПС) позволяющая заменить высоко затратный натурный эксперимент по ТПС на вычислительный эксперимент.
Методика выбора наиболее подходящего технологического модуля ТПС для решения конкретной задачи на основе требований сформулированных ЛПР.
Алгоритмы и программно обеспечение системы поддержки принятия решений, позволяющие автоматизировать и упростить выбор метода ТПС в конкретной ситуации на этапе ТІШ, в виде SaaS-приложения включающего в свой состав: классификатор понятий предметной области; имитационную модель универсального технологического модуля; модуль формирования и выдачи результатов решения задачи поиска наиболее подходящего модуля ТПС.
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоит в разработке:
гибридных моделей универсального ЗО-модуля ТПС на основании анализа технологических процессов и оборудования ТПС;
комплекса СПО, реализующего имитационную модель универсального технологического модуля для проведения вычислительных экспериментов;
методики выбора наиболее подходящего технологического модуля ТПС при решении конкретной задачи;
классификатора объектов предметной области ТПС;
web-сервиса СПОР.
Основное содержание диссертационной работы и её результатов полностью отражено в трех научных публикациях автора в рецензируемых научных журналах и изданиях. В материалах совместных публикаций в рецензируемых научных журналах и изданиях личный вклад автора является определяющим.
Апробация работы
Основные результаты работы были представлены и обсуждались на следующих научных конференциях (в том числе международных):
Международная научно-техническая конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2011)" - Москва, ИПУ РАН, 2011г.;
"Новые информационные технологии и системы" электронная конференция Российской Академии Естествознания. - Спб., 2010. URL: (дата обращения: 16.10.2011);
Международная научно-техническая конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2009)" - Москва, ИПУ РАН, 2009г.;
Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Технологии Microsoft в теории и практике программирования VI" -Москва, МАИ, 2009г.;
Всероссийская научно-техническая конференция "Студенческая весна 2009: Машиностроительные технологии" - Москва, МГТУ им. Баумана Н.Э., 2009г.;
Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Технологии Microsoft в теории и практике программирования V" -Москва, МАИ, 2008г.;
Всероссийская научно-техническая конференция "Студенческая весна 2008: машиностроительные технологии" - Москва, МАИ, 2008г.;
IX Всероссийский симпозиум "Стратегическое планирование и развитие предприятий " - Москва, ЦЭМИ РАН, 2008г.;
Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Технологии Microsoft в теории и практике программирования IV" -Москва, МАИ, 2007г.;
Международная научно-техническая конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления
этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2004)" - Москва, ИПУ РАН, 2004г.;
- Всероссийская научно-техническая конференция "Технологии электронного бизнеса на службе промышленных предприятий и организаций" - Москва, ВИМИ, 2003г.
Публикации
По теме диссертационного исследования опубликовано 13 печатных работ, из них 3 в рецензируемых научных журналах и изданиях.
Структура и объем диссертации
Разработка функционально-идеальной модели процессов ТПС
В результате теоретического исследования ТПС детально изучались семь методов, установлено, что хотя технологические процессы ТПС и соответствующие им физико-технические эффекты (ФТЭ) различны, однако путем аналитического сравнения они могут быть представлены в виде конечного числа типовых операций, свойственных каждому из рассмотренных методов (табл. 1.1), а именно:
Шаг 1. Послойное разбиение ЗБ-модели в технологическом модуле САПР.
Шаг 2. Подготовка операции послойного синтеза в рабочей камере технологического модуля ТПС.
ШагЗ. Процесс послойного синтеза изделия в рабочей камере («реакторе») по программе в соответствии с его геометрическими и технологическими параметрами.
Шаг 4. Процесс финишной обработки полученного изделия (возможно вне рабочей камеры технологического модуля ТПС).
Создание нового изделия состоит в последовательном выполнении этапов:
1) СПО CAD-CAM [19] системы производит обработку геометрической CAD-модели изделия в виде STL-файла.
2) Алгоритмом декомпозиции разбивает ЗО-модель на плоскопараллельные слои.
3) Подготовка производственного ТПС - цикла включает в себя несколько технологических операций, характерных для рассматриваемых ТП: подготовка рабочей камеры; заполнение резервуаров исходным материалом; подготовка рабочей зоны (специальная операция для любого модуля). Подготовительная фаза занимает фиксированное время, устанавливаются режимы работы модуля в зависимости от типа выбранной технологической установки.
4) Построение изделия слой за слоем, общий процесс для любого из рассматриваемых технологических модулей. Здесь задаются параметры каждого слоя, прогрев рабочей зоны, нанесение слоя материала, перемещение рабочей платформы по оси Z. Формирование слоев выполняется по программе для каждого модуля ТПС. Процесс повторяется до тех пор, пока изделие полностью не будет изготовлено.
5) Заключительная фаза работы модуля, во время которой охлаждается рабочая зона, удаляются газы, осуществляется обдувка или промывка изделия, удаляются поддерживающие структуры, выполняются другие необходимые завершающие операции.
После завершения всех этапов работы технологического модуля получаем готовое изделие с заданными свойствами в зависимости от выбранной технологии; затем ТПС - модуль (технологическая установка) готовится, чтобы начать работу по новому заданию.
В методах ТПС на рис. 1.3 используются следующие физико-технологические эффекты:
SLA - Процесс основан на поглощении фоточувствительным полимером лазерного излучения фиксированной длины волны Xs, в результате чего в фокусном пятне (месте поглощения энергии) наблюдается процесс радикальной полимеризации полимера. Используются как правило материалы, которые меняют свое фазовое состояние (отвердевают) при УФ - ультрафиолетовом излучении.
SLS - В рабочей камере поддерживается азотная атмосфера, которая предотвращает окисление при нагреве металлического порошка, порошковый материал послойно спекается лазерным излучением.
FDM - Материал в виде полимерной нити, через специальную фильеру выдавливается и укладывается по программе формирования для каждого слоя и тут же скрепляется с предыдущем слоем. В рабочей зоне установки поддерживается температура чуть ниже температуры плавления материала. Следовательно лишь небольшое количество дополнительной тепловой энергии требуется, чтобы сопло достигло температуры плавления материала.
MF - Тело изделия 3D формируется путем спекания металлического порошка лазерным излучением, затем, структурный скелет изделия заливается композиционной смесью, состоящей из 60% стали и 40% бронзы. Печатающая головка наносит «рисунок» согласно CAD данным, и он подсушивается быстрой сушкой. Созданное изделие помещается в печь и спекается до образования структурного скелета 60% плотности; на заключительном этапе после сушки в изделие вводится расплавленная бронза через капилляры в образованном пористом теле изделия.
3DM - Тонкий слой порошка распределяется по рабочей платформе при помощи ролика, печатающая головка наносит связующий компонент на те участки формируемого слоя, которые затем должны сформировать деталь. Порошок, остающийся в свободном состоянии, в этот момент играет роль поддерживающей структуры, не позволяя детали рассыпаться при построении.
LENS - Используется лазер с высокой излучаемой мощностью, чтобы расплавлять металлический порошок, подаваемый через специальную формовочную головку к месту фокусировки лазерного излучения, проходящего через центр головки.
LOM - Профили поперечных сечений прототипа в вилле слоев вырезаются из бумаги, с помощью С02 лаза. Бумажный лист подается из рулона. Вырезаемые слои соединяются клеевым соединением, с помощью нагретого валика.
Методы решения задачи многокритериального выбора
При выборе ТПС модуля для выполнения проекта создания нового изделия авиационной техники необходимо учитывать множество факторов: конструкторские, технологические и эксплуатационные характеристики изделия, особенности обработки материалов, временные и материальные издержки технологического процесса, и др.
Выбор наилучшей ТПС в конкретной технико-экономической ситуации сводится к задаче многокритериального выбора (многокритериальной оптимизации).
Рассмотрим общую постановку задачи оптимизации:
Задана целевая функция/(х), определенная на R" п - мерном евклидовом пространстве, где х = (х, ...хп)т. Задано множество допустимых решений ІсГ. Требуется найти решение х є X, при котором /( ) = min/(x).
Задача линейного программирования (ЗЛП), заключается в поиске максимума функции Дх) = с7ху при ограничениях a9=bj, i = \...m, m n, XjZO, / = 1...и. Задача нелинейного программирования (ЗНЛП), заключается в поиске решения х из х = (х,...хп), минимизирующего целевую функцию f{x), при ограничениях hJ(х) 0, i = \...m, т п, xj О, j = \...n.
При поиске наилучшей ТПС решается задача многокритериального выбора. В данном задаче подразумевается случай неопределенности цели [61], когда выбор вариантов осуществляется не по их оценкам с помощью единой целевой функции, а по целой группе оценок, как правило, находящихся в противоречии друг с другом. Общая детерминированная многокритериальная задача параметрической оптимизации с ограничениями принимает вид:
Сложность задачи многокритериального выбора состоит в невозможности априорного определения оптимального решения.
Рассмотрим подробнее методы решения многокритериальных задач, которые целесообразно применить при поиске наилучшей ТПС в конкретной технико-экономической ситуации:
В методе главного критерия [61] в качестве целевого функционала выбирается один из критериальных выходных параметров, наиболее полно с точки зрения ЛПР отражающий цели оптимизации, например /, (х). Остальные частные критерии оптимальности учитываются с помощью введения соответствующих критериальных ограничений, определяющих совместно с прямыми и функциональными ограничениями допустимое множество D. Однако на практике выделяется несколько главных критериев, находящихся в противоречии друг с другом.
Чаще других применяется метод линейной свертки [61], который основан на свертке частных критериев в один
Весовые коэффициенты а, могут при этом рассматриваться как показатели относительной значимости отдельных критериев ft. Они характеризуют чувствительность целевого функционала J(x) к изменению частных критериев: — = al,i[\:k]. Однако при наличии разнохарактерных частных критериев сложно указать окончательный набор коэффициентов а,, исходя из неформальных соображений, связанных, как правило, с результатами экспертного анализа.
В методе Парето [61] решается задача fi(x)-min,ie[l:k],D(zR".
Рассматриваются две точки x ,x"eD. Если ft(x ) ft(x"),4ie[l:k], и по крайней мере, одно из неравенств строгое, то х предпочтительнее х" (Х УХ").
Если для некоторой точки х" є D не существует более предпочтительных точек, то х называется эффективным, или Парето-оптимальным решением многокритериальной задачи. Множество, включающее все эффективные решения, обозначается P(D) и называется множеством Парето для векторного отображения f;D- R",f = (fl,...,fk). Множество P{f) = f(P(D)) называется множеством эффективных оценок. Принцип Парето состоит в том, что оптимальное решение многокритериальной задачи следует искать во множестве P{D). Множество оптимальных по Парето решений может быть получено с помощью алгоритма [28], представленного на рис. 3.1. І Начало І
Точка x sD называется слабо эффективным решением, если не существует x"eD ft(x ) ft(x"),ie[l:k]. Множество слабо эффективных решений обозначается S(D), очевидно P(D) с S(D).
Ни один из рассмотренных методов, не позволяет выделить единственное оптимальное решение [61]. Решения, соответствующие различным наборам весовых коэффициентов, являются равноправными множествами (слабо) эффективных решений. Выбор окончательного результата осуществляется на основе дополнительной информации о предпочтениях ЛПР. Метод Парето позволяет лишь сузить класс возможных претендентов на решение и исключить из рассмотрения заведомо неконкурентоспособные варианты. Методы выбора единственного решения существуют и связаны с использованием моделей и процедур, предназначенных для структуризации и количественного описания субъективного мнения ЛПР [61]. В результате осуществляется переход к оптимизационным задачам максимизации функции ценности или (если компоненты векторного критерия оптимальности являются случайными переменными) функций полезности.
Рассмотрим методы поиска единственного решения (либо множества равновесных решений), которые применяются при поиске наилучшей ТПС:
Задача многокритериального выбора включает множество возможных решений X, векторный критерий / = (/,,/2,..»/„) и отношение предпочтения -, заданное на множестве X. В терминах векторов эта задача содержит множество возможных векторов Y.YcR", и отношение предпочтения У, заданное на пространстве Rm.
Принцип относительной важности критериев [28] состоит в следующем: множество допустимых векторов определяется равенством Y = f(X) = {у є R m І у = f{x), х є X), а отношение эквивалентности
Пусть і и і - два различных номера критериев. Тогда z -й критерий f важнее /-го критерия fj с заданными положительными параметрами тп ш , если для любого вектора y = iy},y2,..,yn)eRm имеет место отношение у -у, где У = ІУІ,У\ У п) причем у\ = у, + т,, y j = у; - т,, у[ = ys, для всех s = \,2,...,m,s i,s j.
Пусть г -й критерий важнее у-го критерия с положительными параметрами шп т.. Положительное число в„ = — называют коэффициентом относительной важности для указанной пары критериев. Этот коэффициент показывает долю потери по менее важному критерию, на которую соглашается ЛПР, в сравнении с суммой указанной потери и прибавки по более важному критерию. Если коэффициент вц близок к единице, то означает, что J11 IF за относительно небольшую прибавку по более важному i-y критерию готово платить потерей по менее важному j-у критерию.
Предположим, что г -й критерий важнее у -го с положительными параметрами шп шг Тогда для любого непустого множества выбираемых решений С(Х) и выбираемых векторов C(Y) имеют место подмножества C(X)cPf(X) zPf(X), C(Y)aP(Y)czP(Y), где Р-(Х) - множество Парето-оптимальных решений в многокритериальной задаче с множеством возможных решений X и новым векторным критерием / = (/р/2 —»/») компоненты которого вычисляются по формулам fj = ntjf, + wjj; fs= fs, s = 1,2,...,m,s j, P(Y) = f(Pf (X)). Также можно использовать формулу пересчета коэффициентов
Метод целевого программирования [28] состоит в следующем: пусть есть набор критериев fx,f2,...,fm, каждый из которых желательно максимизировать на множестве возможных решений X. В критериальном пространстве Rm задано непустое множество идеальных векторов U. При этом считается что это множество недостижимо, т.е. UnY = 0, где Y множество возможных векторов Y = f(X). На критериальном пространстве Rm должна быть задана метрика, числовая функция p = p(y,z), которая каждой паре векторов у, z критериального пространства ставит в соответствие неотрицательное число, называемое расстоянием между у и z.
Программная реализация web-приложения СППР по выбору ТПС
При создании программного обеспечения (ПО) системы поддержки принятия решений (СППР) для выбора наилучшего ТПС модуля в конкретных производственных условиях использовалась ИКТ технология - Software as а Service (SaaS - программное обеспечение как услуга).
Ключевая особенность технологии SaaS заключается в отказе от традиционной модели использования специализированного программного обеспечения (СПО). Установку, обеспечение доступа, обновление и техническую поддержку в этом случае осуществляет внешняя независимая компания-провайдер SaaS, предоставляющая клиентам доступ к СПО по требованию через Интернет.
В данном случае СПО реализуется в виде web-приложения клиент-серверной архитектуры, где в качестве тонкого клиента выступает программа просмотра интернет - страниц, а в качестве сервера выступает web-сервер в составе ЦОД - центра обработки данных провайдера. Логика web-приложения распределена между сервером и клиентом, хранение данных осуществляется преимущественно в облаке на сервере провайдера, а обмен информацией происходит через Интернет.
Таким образом, по технологии SaaS достигаются следующие преимущества по сравнению с традиционным использованием ИТ - систем:
1) Если ПО реализуется в виде web-приложения, то один экземпляр СПО используется сразу несколькими клиентами.
2) Алгоритм коммерциализации ПО становится проще, так как реализация приложения осуществляется посредством подписки на определенный период, либо по единовременной оплате за использование приложения. 3) Поддержка СПО и его развитие осуществляется по требованию (с участием клиентов), при этом обновление и внедрение нового функционала осуществляется на сервере и не затрагивает корпоративной информационной системы клиента.
Система СППР DSS VRPM реализована средствами Microsoft Visual Studio 2010, с использованием технологий:
1) ADO.NET для взаимодействия с СУБД;
2) Silverlight [22] для реализации клиентской части приложения;
3) WCF для реализации северной части в виде службы, выполняющей обработку удаленных асинхронных запросов и запросов выборки данных из БД с последующим возвращение результата клиенту.
WCF служба выполняется в рамках специальных Web-серверов, на которых функционируют встроенные информационные службы Интернета -Internet Information Services (IIS). IIS поддерживают доступ по протоколам FTP и HTTP, доступ к Web-содержимому сервера и WCF службе, которое необходимо для работы Silverlight приложения.
Архитектура web-приложения (рис. 4.12) включает в свой состав тонкого клиента, в качестве которого выступает интернет-браузер, что позволяет обойтись без дополнительной разработки клиентской части приложения. Хранение данных осуществляется в базе данных создаваемой и управляемой с помощью СУБД SQL Server 2005. Функционирование и регистрация web-приложения осуществляется с помощью Internet Information Services.
Реализация SaaS-приложения СППР DSS VRPM выполнена в соответствии с SOA (service-oriented architecture) - сервис - ориентированной архитектуры, с использованием модульного подхода к разработке ПО, который основан на использовании сервисов (служб).
Программы написана на объектно-ориентированном языке С# в среде разработки Visual Studio 2010, с использованием технологии Silverlight, WCF служб, TSQL (СУБД SQL Server 2008) и состоит из следующих модулей:
1) DatabaseRPMESS - проект для работы с БД (создания таблиц, индексов, хранимых процедур).
2) SilverlightRPMApplication.Web - Silverlight WCF служба, для взаимодействия клиентской и серверной части ПО.
3) SilverlightRPMApplication - клиентская часть ПО.
4) RealizatiomRPMModule - библиотека реализующая ПО имитационной модели, разработанной в главе 4.3 диссертации.
Проект для работы с базой данных содержит скрипты для создания:
1) БД (database) разработанной СППР;
2) Таблиц (table);
3) индексов (index) для ускорения поисковых запросов;
4) ограничений (constraint) для контроля целостности данных и содержания непротиворечивой информации;
5) хранимых процедур (stored procedure), с помощью которых осуществляется создание, редактирование, выбор данных из БД серверной частью разработанной СППР.
На рис. 4.13 представлены сущности и атрибуты, а также связи между ними [23]. Также на рис. 4.13 выделена тематическая группировка таблиц, по их принадлежности к описанию объектов СППР DSS VRPM. В приложении 4, на рис. П.4.2 представлен физический уровень представления модели БД СППР.
WCF служба представляет собой серверную часть разработанной СППР. Клиентская часть получает доступ к данным из БД асинхронно вызывая методы разработанной WCF службы. Также WCF служба дает возможность выполнять вычислительный эксперимент и сохранять данные о результах работы ПО разработанной имитационной модели универсального модуля ТПС в БД.
Основное назначение классов представленных на диаграмме (рис. 4.14):
BaseDataState - перечисление статусов записи в классе хранения данных. Используется для контроля изменений в классе хранения данных программы. С его помощью осуществляется отбор объектов для создания, редактирования и удаления и общего списка, переданных с клиентской на серверную часть ПО данных.
ESPRPMService - основной класс реализует методы сохранения, получения данных из БД, проведения вычислительных экспериментов с разработанной имитационной моделью.
Context - класс для представления текущего контекста пользователя. С его помощью осуществляется идентификация пользователя подключенного к СППР. Предоставляет общие сведения о подключенном пользователе, его статусе в программе.
ClsCategory - класс представления списков значений классификатора СППР. С его помощью осуществляется: передача, значений списков классификатора с серверной на клиентскую часть разработанного ПО; корректировка значений классификатора на клиентской части ПО; обновление текущего состояния классификатора.
Project - класс представления проекта пользователя. С его помощью осуществляется работа с информацией о параметрах для вычислительного эксперимента, который создал пользователь.
Projectltem - класс представления результатов моделирования для определенного модуля ТПС. Предназначен для создания и отображения результатов работы имитационной модели универсального модуля ТПС с параметрами определенного модуля ТПС и данными проекта пользователя по созданию нового изделия.
BaseDataClall - класс для последующего наследования от него всех классов для работы с данными соответствующими данным в БД.
Портал В2В для трансфера ТПС
Одним из возможных способов коммерциализации знаний о ТПС является информационный web-портал [48, 49].
На интернет портале размещаться контент, содержащий информацию по существующим ТПС, с подробным описанием материалов, производственных мощностей, а так же всех этапов процесса ТПС и характеристик оборудования ТПС.
На основе размещенного контента разрабатывается методика выбора и алгоритмы применения, совместно с системой рекомендаций для каждой технологии в зависимости от поставленных условий предполагаемого использования.
На портале представлена база знаний, которая в свою очередь пополняется результатами очередного проекта, информацией о положительных и отрицательных результатах каждой стадии разработки изделий, каждого из этапов системы КИПр. Туда же поступает информация об изменениях требований к продукции (по текущему состоянию рынка). В результате накопления такой БЗ достигается успешное применения технологии, а так же её выбор для решения поставленной задачи {при выборе используется разработанная СППР). БЗ должна содержать набор знаний для научного консультирования при планировании применения ТПС во время разработки новых изделий.
На портале представлены сведения о текущем рынке ТПС и доступ к ним на базе уже существующих центров ТПС, что позволяет получить информацию на стадии планирования разработки и производства о предприятиях предоставляющих доступ к требуемой услуге. На основе поступившей информации наладить контакт и спланировать возможные договора, а так же получить рекомендации по проекту, затратив минимальное количество времени и уменьшив тем самым документооборот на старте проекта. Сбор необходимой информации позволяет создать единое информационное пространство, которое дает возможность связать в одном проекте большое количество предприятий, удаленно расположенных между собой, но предоставляющих услуги, необходимые для выполнения различных стадий проекта.
На информационном портале реализуется возможность проведения форумов и конференций среди участников проекта для решения возникающих проблем, получения научно технических консультаций и рекомендаций по проекту. Реализация данной возможности позволяет наладить и обеспечить различные виды деловой коммуникации между участниками проекта, что в свою очередь значительно сокращает документооборот среди участников, тем самым снижая затраты и ускоряя протекание процессов планирования и обеспечения системы контроля за различными стадиями проекта.
Информационный портал содержит набор средств, обеспечивающих доступ к информационным ресурсам. Это необходимо для интеграции источников информации внутри В2В-системы. При этом должен быть реализован должный контроль доступа к данной информации, для обеспечения режима конфиденциальности проектов, проводимых на портале в текущий момент.
Использование КИПр в комплексе с ИКТ - информационно-коммуникационными технологиями, реализацией и интеграцией на основе информационного портала, улучшает получение и обмен знаниями и аутсорсинг основных аспектов во взаимодействии внутри одного или одновременно многих проектов предприятий отрасли, являющихся партнерами по выполнению проектов, независимо от географического расположения данных предприятий. Такой подход соответствует современной системе ведения бизнеса класса В2В (Business to Business), который дает возможность всем участникам объединить свои ресурсы, сократить издержки на производстве, повысить качество товаров и услуг, сократить время применения организационно технического взаимодействия на текущий процесс.
В итоге можно выделить ряд требований к порталу знаний для эффективного применения системы КИПр:
1) Набор средств информационного взаимодействия для обеспечения связи между партнерами по выполнению совместных проектов.
2) Набор средств доступа к информационным ресурсам. Необходимо для функционирования В2В-системы, а так же контроля доступа к каждому из узлов системы.
3) Набор средств доступа к БЗ. Необходимо для накопления информации, о существующих, используемых, актуальных на данный момент технических решениях, что обеспечит пополнение функционирующей В2В-системы.
4) Набор средств обеспечения информационной безопасности. Необходимо для обеспечения защиты информации по текущим проектам и осуществления разграничения доступа к ним.
Портал должен обеспечить проведение целенаправленной политики по объединению и упорядочиванию информационных ресурсов, информацию об использовании новых подходов и технологий на предприятиях в процессе выполнения комплекса (программы) сложных технико-экономических проектов, при создании, наладке производства, а в результате непосредственно при производстве новых образцов продукции для достижения экономических, научно-технических, производственных и коммерческих целей. Основным назначением портала является поддержка бизнес-процессов коммерциализации знаний по быстрому прототипированию.
В2В-система, создаваемая на базе информационного портала, должна обеспечить решение следующих задач:
1) Создание единого информационного пространства, для обеспечения связи между предприятиями и организациями, обеспечивающими систему технологическими решениями отрасли.
2) Создание сообщества заинтересованных участников рынка промышленной и научно-технической продукции по развитию сетевых технологических комплексов, предназначенных для разработки и ускорения технической подготовки производства новых, проектируемых и разрабатываемых образцов промышленной продукции.
3) Необходимо обеспечить создание распределенной межотраслевой и межрегиональной инфраструктуры для внедрения в производственные процессы CALS-технологий на всех этапах производственного цикла проектирования и разработки, с последующим выпуском новой промышленной продукции.
4) Создать БЗ и БД, обеспечивающие сбор, хранение и анализ информации о новых технологиях, фирмах - предоставляющих доступ к техническим решениям на основе этих технологий, участвующих в текущих проектах, а так же сбор и хранения коммерческой и маркетинговой информации по текущему состоянию рынка продукции, предполагаемой для создания в новом проекте.
